초록 ▼

연구개발 내용
본 과제는 DirectX 9.0 HLSL을 이용하여 변경의 여지가 없는 정형화된 기능들은 고정된 방식을 그대로 사용하고, 정점 좌표를 변환하고 조명을 계산하는 T&L 기능과 여러 장의 텍스처 맵으로부터 가져온 픽셀 데이터를 다양한 방법의 연산으로 처리하는 기능에 집중을 하여 HLSL의 활용을 더욱 보편화할 것이며, 3D 게임 및 애니메이션의 개발자에게 표준이 되어 커뮤니티에 공유가 가능한 셰이더 프로그래밍 통합 환경 툴을 개발하는 것이다. 본과제에서 개발하고자 하는 툴의 핵심 구성은 GPU 기반의 셰이더 프로그

연구개발 내용
본 과제는 DirectX 9.0 HLSL을 이용하여 변경의 여지가 없는 정형화된 기능들은 고정된 방식을 그대로 사용하고, 정점 좌표를 변환하고 조명을 계산하는 T&L 기능과 여러 장의 텍스처 맵으로부터 가져온 픽셀 데이터를 다양한 방법의 연산으로 처리하는 기능에 집중을 하여 HLSL의 활용을 더욱 보편화할 것이며, 3D 게임 및 애니메이션의 개발자에게 표준이 되어 커뮤니티에 공유가 가능한 셰이더 프로그래밍 통합 환경 툴을 개발하는 것이다. 본과제에서 개발하고자 하는 툴의 핵심 구성은 GPU 기반의 셰이더 프로그래밍툴은 fx파일을 입력 받아 HLSL 셰이더를 D3DX에 전달하고, 컴파일된 셰이더의 이진코드를 받는다. 이러한 모듈은 HLSL 컴파일러를 D3D에 독립적으로 업데이트 할 수 있는 장점이 있다. 이렇게 컴파일된 것을 GPU 기반으로 렌더링을 하여 3D 결과물이 나오게 된다. 본 과제의 목표는 크게 통합 셰이더 생성 기능과 비주얼 셰이더 디버깅 기능, 향상된 분석 및 셰이더 최적화 기능, 편리한 인터페이스 기능을 제공하는 것이며, 다음과 같은 기술 개발에 중점을 두어 연구를 한다.
ㆍ프로그램 가능한 파이프라인
ㆍ Programmable Vertex Shader
ㆍ Programmable Pixel Shader
ㆍ 유연하고 확장 가능한 Shader 통합 환경
ㆍ 향상된 분석 및 최적화 작업
연구개발 규격 및 기능
(1) 연구개발 규격
(가) Microsoft DirectX 9 표준 HLSL 기반의 텍스트 에디터
(나) 비주얼 셰이더 디버깅
(다) 향상된 분석 및 최적화 기능의 셰이더
(2) 연구개발 기능
(가) 자동 완성 기능과 문장 하이라이트 기능의 텍스트 에디터
(나) DX9 셰이더 3.0버전의 프로파일 및 HLSL 지원
(다) 소스와 텍스처 타겟에 대한 비주얼 기능
(라) 버텍스 및 픽셀 셰이더의 성능이 튜닝된 셰이더 지원
(마) 그래픽 카드 및 코덱 성능 시뮬레이션
(바) FX파일에 대한 3차원 미리보기 및 디버깅 기능
(사) Scene 네비게이터 및 편집 기능
(아) 라이팅과 애니메이션 미리 보기 기능

Abstract ▼

Nowadays game, 3D animation, mobile 3D contents, 3D interface application industry and 3D web content are growing as high value added industry and become stiffer competition.
In order to develop 3D contents, we need source technique and application technique to increase the work efficiency and

Nowadays game, 3D animation, mobile 3D contents, 3D interface application industry and 3D web content are growing as high value added industry and become stiffer competition.
In order to develop 3D contents, we need source technique and application technique to increase the work efficiency and 3D Graphic application development is in hurry too.
This project development can be applied into 3D Graphic completion and 3D content. Moreover, the tool can program the 3D graphic's main technique "shader" so it can expand the GPU techniques and increase the earnings in 3D content market.
Previously Shader made the work done in the CPU to GPU. This project's result "Master Shader" tool can support easy environment to process the real screen through the Graphic Processor shader.
If 3D content development industry can support IDE's Tool "Shader Tool" to support better developing environment, in developers' community, they can share shader based effect so 3D content work can be standardized.
Also, industry whoever uses sh er tool, they can develop the 3D content(game, animations etc) with lower the expense and higher efficiency. So it can restore the 3D content development.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 요약문 ...3
• SUMMARY ...8
• CONTENTS ...13
• 목차 ...18
• 제1장 서론 ...23
• 제1절 GPU기반의 셰이더 툴 개발의 필요성 ...23
• 1. 기술적 측면 ...23
• 2. 기업적 측면 ...24
• 제2절 국내외 관련 기술의 현황 및 전망 ...25
• 1. 세계적 기술현황 및 전망 ...25
• 2. 국내 기술현황 및 전망 ...27
• 3. 국ㆍ내외 유사 기술의 개발 또는 상용화 내용 ...27
• 제3절 셰이더 툴 기술 개발의 목표 ...28
• 1. 과제 결과물 ...28
• 2. 규격 ...28
• 3. 성능 및 기능 ...28
• 4. 용도 ...29
• 제2장 기술 개발 내용 ...31
• 제1절 셰이더 툴의 개념 ...31
• 1. 셰이더의 역할과 기능 ...34
• 2. 프로그램 가능한 파이프라인 ...40
• 제2절 프로그래밍 가능한 정점 셰이더 ...42
• 제3절 프로그래밍 가능한 픽셀 셰이더 ...47
• 제4절 고수준 셰이딩 언어(HLSL)의 필요성 ...54
• 제5절 출력효과의 통합 관리 ...55
• 제3장 마스터 셰이더 툴의 기반인 HLSL 연구 ...58
• 제1절 DX 표준 HLSL Semantics 및 Annotations ...59
• 1. 정점셰이더의 입력( Input Semantics On Vertex Shader )...59
• 2. 정점셰이더의 출력( Output Semantics On Vertex Shader )...60
• 3. 픽셀셰이더의 입력( Input Semantics On Pixel Shader )...61
• 4. 픽셀셰이더의 출력( Output Semantics On Pixel Shader )...61
• 제2절 마스터 셰이더 툴의 표준 HLSL 문법 고찰 ...67
• 1. 자료형( Data Types ) ...67
• 가. 스칼라 형( Scalar Types ) ...68
• 나. 변수 선언( Declaring a Variable ) ...68
• 다. 형 변경자( Type Modifiers ) ...68
• 라. 기억부류 변경자( Storage Class Modifiers ) ...69
• 마. 벡터 형( Vector Types ) ...70
• 바. 행렬 형( Matrix Types ) ...74
• 사. 객체 형( Object Types ) ...78
• 아. 구조체 형( Structure Types ) ...86
• 자. 사용자정의 형( User-Defined Types ) ...86
• 차. 형 변환( Type Casts ) ...87
• 카. 변수( Variables ) ...89
• 타. 구성성분 접근과 뒤섞기 ...90
• 2. 문장과 식( Statement & Expressions ) ...91
• 가. 식( Expression ) ...91
• 나. 문장( Statement ) ...99
• 3. 셰이더 의미자( Shader Semantics ) ...102
• 가. 정점 셰이더 의미자( Vertex Shader Semantics ) ...102
• 나. 픽셀 셰이더 의미자( Pixel Shader Semantics ) ...106
• 다. 명시적 레지스터 결합( Explicit Register Binding ) ...112
• 4. 흐름 제어( Flow Control ) ...113
• 5. 함수( Functions ) ...115
• 가. 함수 선언( Function Declaration ) ...116
• 나. 함수 반환형( Function Return Types ) ...117
• 다. 함수 명( Function Name ) ...118
• 라. 전달인자 리스트( Argument Lists ) ...118
• 마. 함수 몸체( Function Body ) ...120
• 바. 반환 형( Return Types ) ...121
• 사. 사용자 정의 함수( User-Defined Functions ) ...122
• 6. 내부 함수( Intrinsic Functions ) ...123
• 제3절 DX9 Shader Version Profile ...130
• 1. DirectX의 GPU 구조 분석 ...130
• 2. Shader의 Version Profile ...135
• 제4장 마스터 셰이더 툴에서 지원하는 셰이딩 알고리즘...140
• 제1절 기본적인 셰이딩 알고리즘 지원 ...140
• 1. 램버트 확산 조명( Lambert diffuse illumination ) ...140
• 2. 퐁 반사광( Phong Reflection Light ) ...143
• 3. 범프 맵핑( Bump Mapping ) ...146
• 4. 그림자 효과 ...149
• 가. 원형 그림자 ...149
• 나. 평면 투영 그림자 ...150
• 다. 투영 텍스처 그림자 ...151
• 라. 깊이 버퍼 그림자 ...152
• 5. 이펙트 효과( Effect ) ...153
• 가. 흐림 필터 ...153
• 나. 크로스 필터 ...153
• 다. 모자이크 ...154
• 라. 모노톤 필터 ...155
• 마. 포스트 이펙트 잔상 ...156
• 바. 모션 블러 ...156
• 사. 포커스 필터 ...157
• 6. 안개 효과 ...158
• 가. 포그( Fog ) ...158
• 나. 거리 포그 ...160
• 다. 높이 포그 ...161
• 제2절 향상된 분석 및 Shader의 최적화 기능 연구 ...163
• 1. GPU기반의 Shader를 위한 Refraction 연구 ...163
• 2. GPU를 이용한 Ray Tracing 구현의 가능성 ...164
• 가. 단면 굴절 ...164
• 나. 양면 굴절 ...166
• 다. 구체적인 세부 구현 절차 ...169
• 라. 양면 굴절의 구현 결과 ...172
• 3. Physics-Based Fish Model and Locomotion ...180
• 가. 물고기 모델 메카닉 ...182
• 나. Swimming Using Muscles and Hydrodynamics ...183
• 다. Motor Controllers ...185
• 제3절 GPU기반의 Shader Tool 마스터 셰이더 ...190
• 1. 마스터 셰이더 툴의 기본 구성 ...191
• 2. 마스터 셰이더 툴의 Workspace 구성 ...192
• 3. 각종 변수와 레지스터 맵핑 ...195
• 4. Shader 에디터 ...199
• 가. 어셈블리 에디터 ...200
• 나. HLSL 에디터 ...201
• 5. 마스터 셰이더 툴의 활용 ...202
• 제5장 결론 ...204
• 제1절 본 과제물의 시장성과 경쟁력 ...206
• 제2절 본 과제 결과물의 상용화 전략 ...208
• 제3절 본 과제 결과물의 마케팅 전략 ...209
• 참고문헌 ...211